能源互聯網技術形態與關鍵技術

趙楊

【摘要】：新能源和科學技術的迅猛發展，使得能源互聯網構想成為“互聯網+”模式下能源行業發展的新趨向。文章充分分析能源互聯網及其信息通信技術的需求，給出以電能為載體的能源互聯網信息通信總體架構，并以能源互聯網為應用背景，介紹采集監控類、流程作業類、分析決策類、基礎資源類、安全保障類和支撐體系類共20余項信息通信關鍵技術，最后對能源互聯網的熱點應用及發展方向做出展望。

【關鍵詞】：能源互聯網；技術形態；關鍵技術

1、導言

隨著互聯網在全世界普及應用，人類的生產生活在互聯網技術驅動下不斷發生改變。同時，互聯網正繼續向各行各業滲透。互聯網在實現開放對等原則的基礎上，能夠向整個系統提供全方位的信息支持，而能源互聯網是以可再生分布式能源和互聯網為核心而形成的新能源互聯網，旨在實現能源的高效傳輸、利用，進行更廣泛的分布式互聯系統優化，實現能源分布式的有效供應，形成堅實的能源基礎架構。

2、能源互聯網信息通信需求和特點

能源互聯網借鑒了信息互聯網的相關特征，但同時也有所區別，雙方在網絡功能、結構、設備、協議、服務、安全和服務對象等方面有所類似和不同。

借鑒信息互聯網的發展趨勢，能源互聯網將向著扁平化、分散式域控制，以及以能量為中心的網絡等方向發展。鑒于電力能源的清潔性、安全性和傳輸效率優勢，能源互聯網將主要通過電力互聯網的形態體現。

2.1能源互聯網信息通信技術需求

能源互聯網對信息通信能力的需求可總結為以下5個方面：

2.1.1多樣的信息采集能力和靈活的網絡接入能力。

2.1.2高速可靠的網絡傳輸能力和海量信息存儲能力。

2.1.3高效的數據處理能力和規范的業務處理能力。

2.1.4智能的數據分析和決策能力。

2.1.5強大的網絡和信息安全保障能力。

2.2能源互聯網信息通信特點

信息通信技術已經成為現代工業信息化、智能化發展的關鍵要素。基于能源互聯網對信息通信技術的上述需求，支撐能源互聯網信息通信技術需具備以下特點。

2.2.1開放互聯。

2.2.2對等分享。

2.2.3智能高效。

3、關鍵技術

3.1可再生能源發電技術

能源互聯網發電設備包括傳統能源發電和可再生能源發電，其中最主要的是可再生能源發電。可再生能源發電主要包括水力發電、生物質能發電、風力發電、太陽能發電、潮汐發電等。風電、太陽能發電、太陽能熱發電、地熱發電和潮汐發電是新興的發電技術，當前主流的研究方向集中在風電和光伏發電。風力發電技術在可再生能源領域中發展相對成熟，是發展新能源技術中具有最大商業化發展規模前景的。太陽能光伏發電有很多優點，如無噪聲、無污染、不受地域限制且分布廣泛、不消耗燃料、建設周期短、經營成本低、無長距離傳輸、可現場使用、結合建筑物具有更好的便利性等。所以太陽能光伏發電是一種常規發電無法比擬的發電方式。在能源互聯網中，任何有風能和太陽能的地方均可以作為一個小電站配合電網進行供電。

3.2儲能技術

儲能裝置在能源互聯網中的許多領域都是一個非常重要的部分。在能源互聯網中儲能設備可以改善電能質量，保持電力系統的穩定。儲能設備的應用是一種能夠提高發電機的輸出電壓質量和頻率質量的有效方式，同時增加了分布式電源和電網運行的可靠性。分布式電源和儲能設備的可靠結合是解決例如電壓跌落、階段時間停電等電網問題的有效解決方式；儲能設備還可以有效地提高動態功率的質量。另外，儲能設備在提高分布式電源的經濟性方面起著不可忽視的作用。在電力市場中，分布式電源通常并網運行，有足夠的存儲功率，可以將電出售給電力公司，來滿足電力調峰和緊急供電，以最大限度地提高經濟效益。儲能裝置主要有化學儲能和物理儲能，如蓄電池、氫儲能、壓縮空氣儲能、超級電容器、飛輪儲能、超導儲能等。

3.3遠距離輸電技術

遠距離輸電技術符合我國電力發展的當前預期，也是國際能源革命的重要組成部分，所以著重發展該技術是很有必要的。自2011年起，我國東部沿海發達區域逐漸出現了電力短缺的狀況，例如浙江省，全省在2012年最大電力短缺額約近1000萬kW，電力的可靠性供應難度逐漸增大，所以從其他地區到浙江進行遠距離大容量輸電是比較可靠、有效的方式。運用遠距離大容量輸電技術不僅能夠解決能源傳輸問題，而且能節省煤炭資源，因為輸電的經濟性優于輸送煤炭且輸送效率基本相當。該技術是高新技術的集成，在優化其他產業的研發和加快其結構調整等方面都能夠起到催化作用。

3.4電網負荷的相關技術

能源互聯網是可用于各種AC和DC負載的一種先進的智能電網。最近幾年，隨著電池技術的不斷成熟和相應成本的不斷下降，電動車使用率正在迅速增長。可以預見的是通過電動車的聯系，電力系統和交通系統的耦合程度將在今后繼續加強。電氣化運輸系統，特別是電動汽車，將成為能源互聯網的重要組成部分。同時，能源互聯網即插即用的功能需要能量管理系統來管理在不同負載時的轉換器和通信。該系統可以基于本地信息進行快速響應，而當電壓下降時，電網故障或者停電等事件發生后，系統可以從電網平滑切換，自動實現孤島運行。

3.5相關信息技術

目前，中國首個開放開源為主導的能源建設云平臺已經由中國電力建設集團有限公司建立。該公司以“互聯網+能源”為主導，通過互聯網技術，結合大數據、云計算、物聯網及智能硬件技術，成功開發了電建云平臺。能源互聯網的開發和發展能夠驅動傳統能源建設行業在工程、流域、資源等方面進行整合和產業升級。云計算可以根據即時網絡數據，按需進行信息提取和分析計算，具有方便快捷、可靠性高等特點。大數據領域中的關鍵技術有：海量信息的采集、數據存儲、信息數據的預處理及其分析應用等。能源互聯網的數據量比傳統能源數據量要大，且種類繁多，其中包括能源傳送、用戶能源用量、電動汽車的接入、電能計量及分布式電源、能源日常的運行管理等數據，所以大數據的發展和應用起著至關重要的作用。

結論

綜上所述，隨著互聯網技術的融入，能源、交通、建筑等各大行業將會形成有效交互和融合。能源在現代工業生產中占有重要地位，能源互聯網將會有更廣闊的未來。

【參考文獻】：

[1]曹軍威，孟坤，王繼業，等.能源互聯網與能源路由器[J].信息科學，2014（6）：714～727.

[2]查亞兵，張濤，譚樹人，等.關于能源互聯網的認識與思考[J].國防科技，2012（5）：1～6.